导语
国内风电整机制造领域某头部企业,在风电场风力发电机组叶片载荷及振动监测项目中,需要在叶片复杂运行工况下实现稳定可靠的加速度监测,并通过4G网络将数据实时回传至监控平台。维特智能基于HWT301IOT-LTE平台为其定制了4G物联网姿态/加速度传感器,实现了100Hz实时采集、三档加速度报警阈值、报警后高频续采、离线续传、低功耗电池供电等功能,满足了该项目对环境适应性、数据可靠性和批量交付的严苛要求。本文介绍该项目的背景、应用方式和技术方案。
一、客户背景
1.1 客户概况
客户为国内风电整机制造第一梯队企业,隶属于大型央企集团,成立于2004年,是国家海上风力发电工程技术研究中心平台建设单位,专业从事风电装备研制及系统总成、新能源投资开发建设、风电场工程技术服务。业务覆盖陆上、海上风电机组及风电场运维,对零部件可靠性、环境适应性和长寿命要求严格。
1.2 主营业务
- 陆上与海上风电机组研制;
- 风电装备系统集成;
- 风电场投资开发与运维服务。
1.3 项目需求
客户在风电场风力发电机组叶片载荷及振动监测项目中,需要在叶片指定位置部署传感器,实时采集三轴加速度数据,判断叶片振动状态,超阈值时触发报警并自动切换高频采集,通过4G网络将数据回传至远程监控平台,为叶片状态评估和运维决策提供数据支撑。
1.4 核心关注点
在与客户对接过程中,客户的核心关注点集中在以下方面:
- 4G无线实时传输与平台对接:传感器需以100Hz实时采集、60min周期上报,报警后切换1Hz高频采集与传输,并支持离线数据续传。
- 低功耗与电池续航:内置可更换电池,待机时长需1年以上,并具备低电量提前报警功能。
- 货期与批量交付能力:项目需求量数百台,客户要求在较短周期内完成从签约到交付的全流程。
- 供应商资质与体系准入:须进入客户供应商体系,具备ISO9001等三体系认证。
- 研发实力与定制能力:需要三档加速度报警阈值、报警后高频数据长度自定义、远程参数配置等定制开发。
二、客户使用详情
2.1 项目背景
客户在风电场风力发电机组叶片载荷及振动监测项目中,需要在叶片复杂运行工况下实现稳定可靠的加速度监测。核心诉求包括:能否在叶片复杂运行工况下实现稳定可靠的加速度监测,能否通过4G网络将数据实时回传至监控平台,以及能否在较短周期内完成批量交付。客户前期采购了标准品样品进行选型验证,后基于验证结果确认了定制方案,最终批量采购了基于HWT301IOT-LTE平台的定制版4G物联网姿态/加速度传感器。
2.2 是如何使用
- 使用环境:传感器部署于风电机组叶片内部或塔筒表面,工作环境为户外高空,存在高原、低温、沙尘、雷暴、盐雾等恶劣工况。
- 安装方式:采用螺丝固定方式安装于叶片指定监测位置,安装时保证传感器与粘贴平面平行。
- 通讯方式:4G LTE上行至远程监控平台,支持数据双向传输。
- 采集与传输:100Hz实时采集三轴加速度并在传感器内部实时判断;常态按60min周期上传一次数据;报警后自动切换为1Hz高频采集与传输,数据段长度可远程自定义;通讯中断时本地存储,恢复后续传。
- 供电方式:传感器内置可更换电池供电。
- 报警机制:设置三档加速度报警阈值,当监测数据超出设定阈值时即刻发出报警信号,确保故障数据完整捕捉。
- 数据用途:采集的加速度数据上传至客户远程监控平台,平台端实时查看机组振动状态、接收报警、生成趋势曲线,为机组安全保护机制、叶片状态评估及运维决策提供数据支撑。
2.3 使用情况
- 精度情况:加速度量程±16g,分辨率0.0005g/LSB,满足叶片振动与载荷监测的量程与精度需求。
- 采集情况:三轴加速度100Hz实时采集,传感器内部实时判断,超阈值即刻报警并切换高频采集。
- 环境适应性:IP67防护,-40°C至+80°C工作温度,防腐ISO 12944 C4-M(海上)/C3-M(陆上),盐雾120h,适配恶劣环境。
- 续航情况:内置可更换电池,满足报警阈值触发20次(每次传输60s的1Hz数据)且常态60min/次上传,待机1年以上。
2.4 问题反馈
项目推进经历了以下关键时间节点:
- 2025年Q4:客户采购标准品样品进行选型验证。
- 2026年1月:基于HWT301IOT-LTE的定制方案开发完成,定制版定型,采购定制样品。
- 2026年2月:交付定制样品试用;客户反馈项目批量需求数百台,需进入供应商体系。
- 2026年3月:小批量采购定制产品。
- 2026年3-4月:供应商体系资料多次补充与调整;因缺少三体系认证,未能直接入围。
- 2026年5-6月:切换代理采购模式,代理方提交资料并通过供应商体系审核。
- 2026年7月:批量采购合同对接并完成签约。
- 2026年8月:客户启动首批付款,安排批量生产。
- 2026年9月初:全部定制产品交付完成。
项目推进过程中遇到的主要难点:
- 技术难点:100Hz高频实时采集与低功耗电池续航的平衡;4G无线信号在偏远风电场及海上环境的稳定性,以及离线数据续传的完整性保障。
- 研发对接难点:客户企业标准技术要求严格,需逐项对应性能指标、环境适应性、EMC、可靠性等要求;接口协议与平台对接复杂;三档报警阈值、报警后高频数据长度自定义等逻辑需反复确认并在固件中实现。
- 生产对接难点:交付周期紧,从合同签约到完成全部交付约两个月,期间经历贴片错误需重新测板。
- 商务难点:供应商体系准入门槛高,初期缺少三体系认证导致未能直接入围,后切换代理采购模式完成审核。
三、方案特点
3.1 产品概述
客户最终批量采购的是基于维特智能HWT301IOT-LTE平台的定制版4G物联网姿态/加速度传感器。该产品集成了三轴加速度采集、4G LTE无线传输、低功耗电池供电等功能,实现了三档报警阈值、1Hz报警高频续采、60min常态上传、离线续传、低电量报警等定制功能。
3.2 主要参数
- 加速度量程:±16g,分辨率0.0005g/LSB。
- 采集速率:100Hz实时采集,传感器内部实时判断。
- 通讯方式:4G LTE上行至远程监控平台。
- 环境适应性:IP67防护,-40°C至+80°C,防腐ISO 12944 C4-M/C3-M,盐雾120h。
- 供电方式:内置可更换电池,待机1年以上。
- 输出信号:RS232/TTL等接口输出加速度、心跳、温度等数据。
3.3 方案特点
- 实时监测与报警:三轴加速度100Hz实时采集并在传感器内部实时判断,支持三档加速度报警阈值(可远程配置),超阈值即刻报警并自动切换1Hz高频采集与传输,数据段长度可远程自定义。
- 4G无线传输与离线续传:常态60min周期上传监测数据,报警即时上传;通讯中断时本地存储,恢复后续传,确保数据不丢失。
- 远程参数配置:通过远程监控平台配置报警阈值、历史数据上传频率、上传时间等参数。
- 低功耗电池供电:内置可更换电池,满足报警阈值触发20次且常态60min/次上传,待机1年以上,低电量时平台端提前报警提醒。
- 严苛环境适应性:IP67防护、-40°C至+80°C工作温度、防腐ISO 12944 C4-M(海上)/C3-M(陆上)、盐雾120h,适配高原、低温、沙尘、雷暴、盐雾等恶劣环境。
- 数据报表与趋势分析:平台端可生成数据报表、趋势曲线,支持异常数据标记、历史查询与导出,为叶片状态评估和故障诊断提供依据。
四、结语
该项目中,基于HWT301IOT-LTE平台的定制版传感器满足了客户对风电叶片载荷及振动监测的严苛技术要求,包括100Hz高频采集、三档报警阈值、4G无线传输、离线续传、低功耗电池供电、恶劣环境适应性等。项目累计供货约数百台,已完成全部交付,客户项目进入安装调试阶段。
该案例验证了MEMS无线传感器在风电叶片监测场景的可行性,为切入其他风电整机商及叶片厂市场提供了可参考的落地样本。